电子数目 = 空穴数 + 正离子数
（主要来自杂质）（主要来自本征半导体） （全部来自杂质）
多数载流子：电子 少数载流子：空穴
＋4
＋4
＋4
自由电子
＋4
＋5
＋4
施主原子
＋4
＋4
＋4
2、空穴半导(Positive ) ——P 型半导体
+3价元素硼(B )、铝(Al )、铟(In )、镓(Ga )等在 硅晶体中接受一个电子，故叫受主原子。
15 10
B′
B
－ U (BR) C
－ 30 IR
5
O A′
A
0.2 0.4 0.6 0.8
－5 C′
uV / V
(A)
D
D′
图 二极管伏安特性曲线
IU
I
反向击穿 电压U(BR)
反向饱和电流 （很小，A级）
导通压降: 硅 管0.6~0.7V,锗 管0.2~0.3V。
U
空穴数目 = 电子数 + 负离子数
（主要来自杂质）（主要来自本征半导体） （全部来自杂质）
多数载流子：空穴
少数载流子：电子
+4
+4
+4
受主原子
邻近的电子落入受主的 空位留下可移动的空穴
+4
+3
+4
可移动的空穴
受主获得一个电
+4
+4
+4
子而形成负离子
(b)
§2.2 PN结的形成及特性
一、PN结
1952年第一个PN结形成。
常见二极管外形
阳极 引线
N型锗片
阴极 引线
金属触丝 (a)
外壳
铝合金小球
阳极引线

PN结
N型硅
金锑合金
底座
(b) 阴极引线
图 半导体二极管的结构及符号 （a）点接触型结构;（b）面接触型结构;
阳极 阴极 引线 引线
P N
P型支持衬底
(c)
阳极
a
阴极
k
(d)
图 半导体二极管的结构及符号 （c）集成电路中的平面型结构; （d）图形符号
模拟电子技术半导体二 极管及其基本电路
§2.1
导体 绝缘体
半导体
半导体
容易传导电流的称为导体。如金属。
几乎不传导电流的称为绝缘体。 如橡胶，陶瓷。
导电能力介于导体和绝缘体之间， 并且受到外界光和热的刺激或加 入微量的杂质时，导电能力将发 生显著变化的物质称为半导体。 如硅(Si )，锗(Ge )。
内电场
P
N
PN结
1、PN结的形成
PN结的动态平衡
因浓度差
形成多子的 扩散运动
杂质离子形成 空间电荷区
动画3
空间电荷区 形成内电场
内电场促使 少子漂移
内电场阻止 多子扩散
达到动态平衡
二、PN结的单向导电性
PN结的单向导电性是其基本特性 1、外加正向电压 外加电场方向与内电场方向相反
P
内电场
N
IF
结构不同
点接触型 ：适用于高频检波和 数字电路开关。
面接触型 ：适用于整流
掺杂质浓度 不同
对称PN型 P+N型 PN+型
按材料分:有硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。 按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、 阻尼等二极管。 按封装形式分:有塑封及金属封等二极管。 按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管
外电场
2、外加反向电压 外加电场方向与内电场方向相同
IS很小，就可以看作PN结在外加反向偏置时呈现 出很大的阻值。
P
内电场
N IS
外电场
PN结加正向电压时，呈现低电阻，具 有较大的正向扩散电流；
PN结加反向电压时，呈现高电阻，具 有很小的反向漂移电流。
由此可以得出结论：PN结具有单向导 电性。
3、PN结的反向击穿
一、本征半导体
本征半导体
完全纯净的，结构完整的半导体 晶体称为本征半导体。
价电子 电子轨道
+4
束惯缚性核电子
Si ＋14
+4
Ge ＋32
+4
＋4
+4
价电子
原子核
共(a) 价键
+4(b)
(c)
图 半导体的原子结构示意图
（a）硅原子；（b）锗原子；（c）简化模型
空穴 +4
+4
+4
自由电子 +4
本征激发
+4
自由电子 空穴
挣脱共价键的束缚自由活动的电子
束缚电子成为自由电子后，在共价键 中所留的空位。
空穴 与 自由电子 关系
空穴移动方向与电子移动方向相反，可用空穴 移动产生的电流 代表 束缚电子移动产生的电流， 空穴迁移就相当于正电荷的移动。
可将空穴看成是带正电荷的载流子，自由电子和 空穴均参与导电是半导体区别于导体的重要特性。
PN结的外加反向电压增大到一定的数值时，反向 电流会突然增加，这个现象称为PN结的反向击穿。
反向击穿
电击穿 热击穿
可利用的，可逆的 有害的，易烧坏PN结
根据产生击穿的原因，电击穿又可分为：
雪崩击穿
外加电场作用产生碰撞电离， 形成倍增效应。
齐纳击穿
在杂质浓度特别大的PN结中， 外加电场直接破坏共价键，产 生电子空穴对。
2AP 2C P
2CZ54 2CZ13
2C Z30
(c)
二极管外形
二、二极管的V—I特性
二当二二极正极极管管向管两两电反端端压向加加超电上正过压反向门加向电槛到电压电一压时压定时,时就数,,在产正值开生向时正始电,反向很流
大就电向范会流电围,急当流内剧正急,二地向剧极增电增管大压大相,较二,这当小极种于时管现非,呈正常象现向大称很电的为小流电反电极阻向阻小, 反而（击向几处穿电乎于。流为导此很零通时小）状对,且,态这应不。一的随部这电反分时压向称硅称电为管为压死的反而区正向变,向相击化导应。
4、PN结的V—I特性
PN结的V—I特性如图所示
iD
反向击穿 反向饱和电流
电压
VBR IS
vD
iDIS(evD/vT 1) e=2.71828
注:VD为PN结的外加电压, VT为温度的电压当量, 约为0.026V, IS为反向饱和电流。
§2.3半导体二极管（diode）
一、半导体二极管的结构
半导体二极管就是一个PN结。
本征半导体中载流子的浓度
复合
二、杂质半导体
杂质半导体
电子半导体 加+5价元素磷(P)、 砷(As )、锑(Sb)
(Negative)
空穴半导体 加+3价元素硼
(Positive )
(B )、铝(Al )、铟 (In)、镓(Ga )
元素周 期表
1、电子半导(Negative) ——N型半导体
+5价元素磷(P)、砷(As )、锑(Sb)等在硅晶体中给 出一个多余电子，故叫施主原子。
iV / m A
锗
硅
此 图通如的 电穿段中时图压A压。电O的(中降(AC也压电′（A约)称点,流B用O为阈(的A称CU0值电′.BB）之6R~电′压表)段0为段.压称7示。反。V)为,,锗如向硅死管管图饱区约约和中电为为电C压D00流.或.(25C~IV门R′0,D锗,.见槛3′)V, 管约为0.1V,如图中OA(OA′)段。(P69)